조금 이기고 조금 잃습니다. 이번 주 초 Webb 우주 망원경의 관측은 우리가 행성의 형성에 대해 이해했다고 생각했던 것을 뒷받침하는 새로운 데이터를 제공했습니다. 목요일에 천문학자들이 젊은 별 근처에서 공전하는 큰 행성을 발견했다는 소식이 전해졌습니다. 이 별은 너무 작아서 그 크기의 행성을 형성할 만큼 충분한 물질이 주변에 존재하지 않습니다.
이것은 행성이 “불가능하다”는 것을 의미하지 않습니다. 그러나 이는 우리가 행성 형성의 일부 측면을 완전히 이해하지 못할 수도 있음을 의미합니다.
큰 불일치
LHS 3154는 모든 합리적인 기준에 따르면 작고 희미한 별입니다. 새 연구 팀이 촬영한 이미지에 따르면 적색 왜성의 질량은 태양 질량의 11%에 불과합니다. 온도 추정치는 약 2,850K로 태양의 온도인 5,800K보다 훨씬 낮고 초저온 왜성 범주에서 벗어날 만큼 거의 따뜻하지 않습니다. (그렇습니다. 정말 멋진 드워프라면 충분히 그럴만한 가치가 있습니다. 그들의 Wikipedia 항목.)
우리는 이와 같은 적색 왜성 주변의 행성을 많이 발견했습니다. 그러나 대부분은 작고 바위투성이였습니다. 이는 어린 별들이 많은 물질 없이 원반 내부에서 단순히 형성되었기 때문일 가능성이 높습니다. 그래서 LHS 3154 주위에 매우 큰 행성이 있다는 데이터가 나왔을 때 약간 놀랐습니다. 텍사스 맥도날드 천문대에서 망원경을 사용하여 발견했습니다.
연구자들은 행성의 질량을 결정하기 위해 시선 속도 측정을 사용했습니다. 이 방법은 행성의 궤도가 이동하는 위치에 따라 행성의 중력이 별을 지구에서 더 가깝게 또는 더 멀리 끌어당기면서 발생하는 별빛의 도플러 이동을 감지합니다. 이 방법은 행성의 최소 질량만 계산할 수 있습니다. 이는 행성의 궤도가 지구에 비해 기울어져 행성의 중력 중 일부가 축에서 벗어나기 때문입니다.
이러한 추정에 따르면 새로 발견된 행성 LHS 3154b는 지구 질량의 최소 13배에 달해 해왕성보다 약간 작습니다. (이 역시 과소평가된 것이므로 더 클 수 있습니다.) 이 정도 크기의 행성은 이렇게 작은 별 주변에서는 거의 발견되지 않습니다. 그럴 때 그들은 궤도를 완료하는 데 3.7일밖에 걸리지 않는 LHS 3154b보다 별에서 훨씬 더 멀리 떨어져 있는 경향이 있습니다. 그래서 LHS 3154b는 설명이 필요할 만큼 특이합니다.
크게 가세요
작은 별 주위에 큰 행성이 존재하는 경우 별 형성 과정 초기에 원반 조각화를 통해 형성되는 것으로 보입니다. 이는 쌍성 형성과 동일한 과정이지만 대신 질량이 작아 행성을 생성합니다. 연구원들은 LHS 3154b가 이 과정의 시뮬레이션에서 형성된 행성보다 훨씬 크고 모항성에 훨씬 더 가깝다는 것을 발견했습니다.
따라서 연구자들은 행성 형성의 다른 패턴이 LHS 3154b와 같은 것을 생성할 수 있는지 조사했습니다. 그들은 LHS 3154와 비슷한 질량을 가진 별 주위의 행성 형성 원반에 있는 물질의 양에 대한 추정치를 얻었습니다. 그런 다음 이를 사용하여 작은 암석 물질의 강착이나 소행성 간의 충돌을 통한 행성 형성을 시뮬레이션했습니다. 이들은 일반적으로 충분히 큰 행성을 생성하지 못했습니다.
LHS 3154b만큼 큰 것을 일관되게 형성하기 위해 연구자들은 행성 형성 디스크에 있는 물질의 양이 10배가 되도록 시작 조건을 변경해야 했습니다.
이것은 행성 형성 메커니즘에 대한 우리의 현재 모델이 우리의 관찰 중 적어도 하나를 설명할 수 없다는 것을 나타냅니다. LHS 3154b는 매우 예외적일 수 있으며, 그렇다면 우리의 모델이나 추가 관측에서 이와 유사한 것을 많이 볼 수 있을 것으로 기대해서는 안 됩니다. 모델의 불확실성과 디스크 측정의 불확실성을 결합하면 잠재적으로 이 행성과 같은 존재가 가능할 수 있습니다.
그러나 연구원들은 LHS 3154b가 우리 모델에 대해 뭔가를 말해 줄 수 있다는 생각도 고려했습니다. 상황을 설명할 수 있는 한 가지 옵션은 행성 형성 원반에 있는 대부분의 물질이 센티미터 크기의 자갈 형태라는 것입니다. 이는 우리가 이 원반을 연구하는 데 사용한 파장에서는 감지가 불가능합니다.
또 다른 이유는 우리가 행성 형성 원반의 좋은 이미지를 얻는 경향이 있는 시간과 행성 형성이 실제로 발생하는 시간 사이에 타이밍 불일치가 있기 때문입니다. 새로 형성된 별이 가열되어 물질을 방출함에 따라 행성 형성 원반의 물질 양은 시간이 지남에 따라 감소할 것으로 예상됩니다. LHS 3154b의 암석 코어가 충분히 일찍 형성되면 디스크가 이러한 시뮬레이션에 사용된 재료 밀도 유형으로 얇아지기 시작한 후에도 계속해서 재료를 포착할 수 있습니다.
이러한 가능성 중 어느 것이 LHS 3154b를 설명하는 데 도움이 되는지 확인하는 가장 쉬운 방법은 적색 왜성에 대한 더 많은 관찰입니다. 이것은 다른 유사한 행성이 있는지 여부를 알려주고 아마도 행성을 형성하는 원반에 얼마나 많은 물질이 있는지 설명하는 데 도움이 될 것입니다.
과학, 2023. DOI: 10.1126/science.abo0233 (디지털 ID 정보)
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”